भंवर नलिका: Difference between revisions

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[[File:Ranque-Hilsch Vortex Tube.svg|thumb|300px|right|संपीड़ित गैस को गर्म धारा और ठंडी धारा में अलग करना]]भंवर ट्यूब, जिसे रैंके-हिल्स्च भंवर ट्यूब के रूप में भी जाना जाता है, एक [[यांत्रिक उपकरण]] है जो संपीड़ित [[गैस]] को गर्म और ठंडी धाराओं में अलग करता है। गर्म सिरे से निकलने वाली गैस के तापमान तक पहुँच सकती है {{cvt|200|C|F|sigfig=2}}, और ठंडे सिरे से निकलने वाली गैस पहुंच सकती है {{cvt|−50|C|F|sigfig=1}}.<ref name="Circus">{{Cite book|title = भौतिकी का उड़ता हुआ सर्कस|last = Walker|first = Jearl|publisher = John Wiley & Sons, Inc.|year = 1975|isbn = 0-471-91808-3|page = [https://archive.org/details/flyingcircusofph0000walk_u4t8/page/97 97]|chapter = The madness of stirring tea|chapter-url = https://archive.org/details/flyingcircusofph0000walk_u4t8/page/97}}</ref> इसमें कोई हिलने वाला भाग नहीं है और इसे हरित तकनीक माना जाता है क्योंकि यह केवल संपीड़ित हवा पर काम कर सकता है और फ़्रीऑन का उपयोग नहीं करता है।<ref>{{cite journal | last1 = Sarifudin | first1 = Alfan | last2 =  Wijayanto | first2 = Danar S. | last3 = Widiastuti | first3 = Indah | year = 2019 | title = टैगुची विधि का उपयोग करके भंवर ट्यूब प्रदर्शन पर ट्यूब प्रकार, दबाव और द्रव्यमान अंश के पैरामीटर अनुकूलन| journal = International Journal of Heat and Technology | volume = 37 | issue = 2 | pages = 597–604| doi=10.18280/ijht.370230| doi-access = free }}</ref> हालाँकि, इसकी दक्षता कम है, जो इसके अन्य पर्यावरणीय लाभों का प्रतिकार करती है।
[[File:Ranque-Hilsch Vortex Tube.svg|thumb|300px|right|संपीड़ित गैस को गर्म धारा और ठंडी धारा में अलग करना]]भंवर ट्यूब, जिसे रैंके-हिल्स्च भंवर ट्यूब के रूप में भी जाना जाता है, एक [[यांत्रिक उपकरण]] है जो संपीड़ित [[गैस]] को गर्म और ठंडी धाराओं में अलग करता है। गर्म सिरे से निकलने वाली गैस {{cvt|200|C|F|sigfig=2}} के तापमान तक पहुँच सकती है, और ठंडे सिरे से निकलने वाली गैस {{cvt|−50|C|F|sigfig=1}} तक पहुंच सकती है।<ref name="Circus">{{Cite book|title = भौतिकी का उड़ता हुआ सर्कस|last = Walker|first = Jearl|publisher = John Wiley & Sons, Inc.|year = 1975|isbn = 0-471-91808-3|page = [https://archive.org/details/flyingcircusofph0000walk_u4t8/page/97 97]|chapter = The madness of stirring tea|chapter-url = https://archive.org/details/flyingcircusofph0000walk_u4t8/page/97}}</ref> इसमें कोई गतिमान भाग नहीं है और इसे पर्यावरण के अनुकूल तकनीक माना जाता है क्योंकि यह केवल संपीड़ित हवा पर काम कर सकता है और फ़्रीऑन का उपयोग नहीं करता है।<ref>{{cite journal | last1 = Sarifudin | first1 = Alfan | last2 =  Wijayanto | first2 = Danar S. | last3 = Widiastuti | first3 = Indah | year = 2019 | title = टैगुची विधि का उपयोग करके भंवर ट्यूब प्रदर्शन पर ट्यूब प्रकार, दबाव और द्रव्यमान अंश के पैरामीटर अनुकूलन| journal = International Journal of Heat and Technology | volume = 37 | issue = 2 | pages = 597–604| doi=10.18280/ijht.370230| doi-access = free }}</ref> हालाँकि, इसकी दक्षता कम है, जो इसके अन्य पर्यावरणीय लाभों का प्रतिकार करती है।


दबावयुक्त गैस को ट्यूब के एक छोर के पास एक भंवर कक्ष में स्पर्शरेखीय रूप से इंजेक्ट किया जाता है, जिससे तेजी से घूर्णन होता है - पहला भंवर - क्योंकि यह ट्यूब की आंतरिक सतह के साथ दूर के अंत तक चलता है। एक [[शंकु (ज्यामिति)]] [[ नोक ]] विशेष रूप से इस बाहरी परत से गैस को एक वाल्व के माध्यम से उस छोर पर निकलने की अनुमति देता है। शेष गैस को बाहरी भंवर के भीतर कम व्यास के आंतरिक भंवर में लौटने के लिए मजबूर किया जाता है। आंतरिक भंवर से गैस बाहरी भंवर में गैस को गर्मी स्थानांतरित करती है, इसलिए बाहरी परत शुरुआत की तुलना में दूर के छोर पर अधिक गर्म होती है। केंद्रीय भंवर में गैस भी शुरुआती बिंदु पर लौटने पर ठंडी होती है, जहां इसे ट्यूब से छोड़ा जाता है।
संपीडित गैस को ट्यूब के एक सिरे के पास एक ऊर्मी कक्ष में स्पर्शरेखीय रूप से इंजेक्ट किया जाता है, जिससे तेजी से घूर्णन होता है - पहला भंवर - क्योंकि यह ट्यूब की आंतरिक सतह के साथ दूर के अंत तक चलता है। एक [[शंकु (ज्यामिति)|शंकुरूप]] [[ नोक |नोजल]] विशेष रूप से इस बाहरी परत से गैस को एक वाल्व के माध्यम से उस सिरे पर निकलने की अनुमति देता है। शेष गैस को बाहरी भंवर के अंतर्गत कम व्यास के आंतरिक भंवर में लौटने के लिए प्रणोदित किया जाता है। आंतरिक भंवर से गैस बाहरी भंवर में गैस को गर्मी स्थानांतरित करती है, इसलिए बाहरी परत शुरुआत की तुलना में दूर के सिरे पर अधिक गर्म होती है। केंद्रीय भंवर में गैस भी प्रारम्भिक बिंदु पर लौटने पर ठंडी होती है, जहां इसे ट्यूब से छोड़ा जाता है।


== संचालन की विधि ==
== प्रचालन का माध्यम ==


भंवर ट्यूब में तापमान पृथक्करण को समझाने के लिए, दो मुख्य दृष्टिकोण हैं:
भंवर ट्यूब में तापमान पृथक्करण को समझाने के लिए, दो मुख्य दृष्टिकोण हैं:
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=== मौलिक दृष्टिकोण: भौतिकी ===
=== मौलिक दृष्टिकोण: भौतिकी ===


यह दृष्टिकोण केवल प्रथम-सिद्धांत भौतिकी पर आधारित है और केवल भंवर ट्यूबों तक ही सीमित नहीं है, बल्कि सामान्य रूप से चलती गैस पर लागू होता है। यह दर्शाता है कि चलती गैस में तापमान पृथक्करण केवल चलती संदर्भ प्रणाली में [[ तापीय धारिता ]] संरक्षण के कारण होता है।
यह दृष्टिकोण केवल प्रथम-सिद्धांत भौतिकी पर आधारित है और केवल भंवर ट्यूबों तक ही सीमित नहीं है, बल्कि सामान्य रूप से गतिमान गैस पर उपयोजित होता है। यह दर्शाता है कि गतिमान गैस में तापमान पृथक्करण केवल गतिमान संदर्भ प्रणाली में[[ तापीय धारिता | एन्थैल्पी]] संरक्षण के कारण होता है।


भंवर ट्यूब में थर्मल प्रक्रिया का अनुमान निम्नलिखित तरीके से लगाया जा सकता है:
भंवर ट्यूब में थर्मल प्रक्रिया का अनुमान निम्नलिखित प्रकार से लगाया जा सकता है:


भंवर ट्यूब की मुख्य भौतिक घटना ठंडे भंवर कोर और गर्म भंवर परिधि के बीच तापमान पृथक्करण है। भंवर ट्यूब प्रभाव को यूलर के कार्य समीकरण के साथ पूरी तरह से समझाया गया है,<ref>[http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node91.html] - Z.S. Spakovszky. Unified: thermodynamics and propulsion (Lecture notes), Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Mass. 2007. ch. 12.3.</ref> यूलर के टरबाइन समीकरण के रूप में भी जाना जाता है, जिसे इसके सबसे सामान्य वेक्टर रूप में लिखा जा सकता है:<ref>{{cite journal | last1 = Polihronov | first1 = Jeliazko G. | last2 = Straatman | first2 = Anthony G. | year = 2012| title = तरल पदार्थों में कोणीय प्रणोदन की ऊष्मप्रवैगिकी| journal = Physical Review Letters | volume = 109 | issue = 5| pages = 054504-1–054504-4 | doi = 10.1103/PhysRevLett.109.054504 | bibcode=2012PhRvL.109e4504P | pmid=23006180}}</ref>
भंवर ट्यूब की मुख्य भौतिक घटना ठंडे भंवर कोर और गर्म भंवर परिधि के मध्य तापमान पृथक्करण है। <nowiki>''भंवर ट्यूब प्रभाव''</nowiki> को यूलर के कार्य समीकरण के साथ पूरी तरह से समझाया गया है,<ref>[http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node91.html] - Z.S. Spakovszky. Unified: thermodynamics and propulsion (Lecture notes), Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Mass. 2007. ch. 12.3.</ref> जिसे यूलर के टरबाइन समीकरण के रूप में भी जाना जाता है, जिसे इसके सबसे सामान्य वेक्टर रूप में लिखा जा सकता है:<ref>{{cite journal | last1 = Polihronov | first1 = Jeliazko G. | last2 = Straatman | first2 = Anthony G. | year = 2012| title = तरल पदार्थों में कोणीय प्रणोदन की ऊष्मप्रवैगिकी| journal = Physical Review Letters | volume = 109 | issue = 5| pages = 054504-1–054504-4 | doi = 10.1103/PhysRevLett.109.054504 | bibcode=2012PhRvL.109e4504P | pmid=23006180}}</ref>
:<math> T - \frac{ \vec v \cdot \vec \omega \times  \vec r}{c_p}=\mbox{const} </math>,
:<math> T - \frac{ \vec v \cdot \vec \omega \times  \vec r}{c_p}=\mbox{const} </math>,


कहाँ <math> T </math> रेडियल स्थिति में घूर्णनशील गैस का कुल या [[ठहराव तापमान]] है <math>\vec r</math>, संदर्भ के स्थिर फ्रेम से देखे गए पूर्ण गैस वेग को इसके साथ दर्शाया गया है <math>\vec v</math>; सिस्टम का कोणीय वेग है <math>\vec \omega </math> और <math> c_p </math> गैस की समदाब रेखीय ताप क्षमता है। यह समीकरण 2012 में प्रकाशित हुआ था; यह भंवर ट्यूबों के मौलिक संचालन सिद्धांत की व्याख्या करता है (यह कैसे काम करता है इसका एनिमेटेड प्रदर्शन वाला एक वीडियो यहां दिया गया है<ref>{{Citation|title=【Fun科學】惡魔急凍管(只要把空氣灌進去就瞬間變冷!!)|url=https://www.youtube.com/watch?v=syu6SM7X8yU|language=en|access-date=2021-09-18}}</ref>). इस स्पष्टीकरण की खोज 1933 में शुरू हुई जब भंवर ट्यूब की खोज हुई और 80 से अधिक वर्षों तक जारी रही।
जहां <math> T </math> रेडियल स्थिति <math>\vec r</math> पर घूर्णन गैस का पूर्ण या [[ठहराव तापमान|प्रगतिरोध तापमान]] है, संदर्भ के स्थिर फ्रेम से देखे गए पूर्ण गैस वेग को <math>\vec v</math> से दर्शाया जाता है; प्रणाली का कोणीय वेग <math>\vec \omega </math> है और <math> c_p </math> गैस की समदाब रेखीय ताप क्षमता है। यह समीकरण 2012 में प्रकाशित हुआ था; यह भंवर ट्यूबों के मौलिक संचालन सिद्धांत की व्याख्या करता है (यह कैसे काम करता है इसका एनिमेटेड प्रदर्शन वाला एक वीडियो यहां दिया गया है<ref>{{Citation|title=【Fun科學】惡魔急凍管(只要把空氣灌進去就瞬間變冷!!)|url=https://www.youtube.com/watch?v=syu6SM7X8yU|language=en|access-date=2021-09-18}}</ref>)। इस स्पष्टीकरण की खोज 1933 में प्रारम्भ हुई जब भंवर ट्यूब की खोज हुई और 80 से अधिक वर्षों तक जारी रहती है।


उपरोक्त समीकरण रुद्धोष्म टरबाइन मार्ग के लिए मान्य है; यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि जहां केंद्र की ओर जाने वाली गैस ठंडी हो रही है, वहीं मार्ग में परिधीय गैस तेज हो रही है। इसलिए, भंवर शीतलन कोणीय प्रणोदन के कारण होता है। गैस केंद्र तक पहुंचकर जितनी अधिक ठंडी होती है, उतनी ही अधिक घूर्णी ऊर्जा भंवर को प्रदान करती है और इस प्रकार भंवर और भी तेजी से घूमता है। यह व्याख्या सीधे ऊर्जा संरक्षण के नियम से उत्पन्न होती है। कमरे के तापमान पर संपीड़ित गैस को नोजल के माध्यम से गति प्राप्त करने के लिए विस्तारित किया जाता है; इसके बाद यह घूर्णन के केन्द्रापसारक अवरोध पर चढ़ जाता है जिसके दौरान ऊर्जा भी नष्ट हो जाती है। खोई हुई ऊर्जा को भंवर में पहुंचाया जाता है, जो इसके घूर्णन को गति देता है। एक भंवर ट्यूब में, बेलनाकार आसपास की दीवार परिधि पर प्रवाह को सीमित करती है और इस प्रकार गतिज को आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए मजबूर करती है, जो गर्म निकास पर गर्म हवा का उत्पादन करती है।
उपरोक्त समीकरण रुद्धोष्म टरबाइन मार्ग के लिए मान्य है; यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि जहां केंद्र की ओर बढ़ने वाली गैस ठंडी हो रही है, वहीं मार्ग में परिधीय गैस तेज हो रही है। इसलिए, भंवर शीतलन कोणीय प्रणोदन के कारण होता है। गैस केंद्र तक पहुंचकर जितनी अधिक ठंडी होती है, उतनी ही अधिक घूर्णी ऊर्जा भंवर को प्रदान करती है और इस प्रकार भंवर और भी तेजी से घूमता है। यह व्याख्या सीधे ऊर्जा संरक्षण के नियम से उत्पन्न होती है। कमरे के तापमान पर संपीड़ित गैस को नोजल के माध्यम से गति प्राप्त करने के लिए विस्तारित किया जाता है; इसके बाद यह घूर्णन के केन्द्रापसारक अवरोध पर चढ़ जाता है जिसके समय ऊर्जा भी नष्ट हो जाती है। अदृश्य हुई ऊर्जा को भंवर में पहुंचाया जाता है, जो इसके घूर्णन को गति देता है। एक भंवर ट्यूब में, सिलिन्डराकार आसपास की दीवार परिधि पर प्रवाह को सीमित करती है और इस प्रकार गतिज को आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए विवश करती है, जो गर्म निकास पर गर्म हवा का उत्पादन करती है।


इसलिए, भंवर ट्यूब एक रोटर रहित [[ टर्बोएक्सपेंडर ]] है।<ref>{{cite journal | last1 = Polihronov | first1 = Jeliazko G. | last2 =  Straatman | first2 = Anthony G. | year = 2015 | title = दीवारों के बिना भंवर ट्यूब प्रभाव| journal = Canadian Journal of Physics | volume = 93| issue = 8| pages = 850–854| doi = 10.1139/cjp-2014-0227 | bibcode = 2015CaJPh..93..850P}}</ref> इसमें एक रोटर रहित रेडियल इनफ्लो टरबाइन (ठंडा अंत, केंद्र) और एक रोटर रहित केन्द्रापसारक कंप्रेसर (गर्म अंत, परिधि) होता है। टरबाइन के कार्य आउटपुट को गर्म सिरे पर कंप्रेसर द्वारा ऊष्मा में परिवर्तित किया जाता है।
इसलिए, भंवर ट्यूब एक रोटर रहित[[ टर्बोएक्सपेंडर ]]है।<ref>{{cite journal | last1 = Polihronov | first1 = Jeliazko G. | last2 =  Straatman | first2 = Anthony G. | year = 2015 | title = दीवारों के बिना भंवर ट्यूब प्रभाव| journal = Canadian Journal of Physics | volume = 93| issue = 8| pages = 850–854| doi = 10.1139/cjp-2014-0227 | bibcode = 2015CaJPh..93..850P}}</ref> इसमें एक रोटर रहित रेडियल अंतःप्रवाह टरबाइन (ठंडा अंत, केंद्र) और एक रोटर रहित अपकेंद्री संपीडक (गर्म अंत, परिधि) होता है। टरबाइन के कार्य आउटपुट को गर्म सिरे पर संपीडक द्वारा ऊष्मा में परिवर्तित किया जाता है।


=== घटनात्मक दृष्टिकोण ===
=== परिघटनात्मक दृष्टिकोण ===
यह दृष्टिकोण अवलोकन और प्रयोगात्मक डेटा पर निर्भर करता है। इसे विशेष रूप से भंवर ट्यूब के ज्यामितीय आकार और इसके प्रवाह के विवरण के अनुरूप बनाया गया है और इसे जटिल भंवर ट्यूब प्रवाह के विशेष अवलोकनों, अर्थात् अशांति, ध्वनिक घटना, दबाव क्षेत्र, वायु वेग और कई अन्य से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। भंवर ट्यूब के पहले प्रकाशित मॉडल घटनात्मक हैं। वे हैं:
यह दृष्टिकोण अवलोकन और प्रयोगात्मक डेटा पर निर्भर करता है। इसे विशेष रूप से भंवर ट्यूब के ज्यामितीय आकार और इसके प्रवाह के विवरण के अनुरूप बनाया गया है और इसे सम्मिश्र भंवर ट्यूब प्रवाह के विशेष प्रेक्षणीय, अर्थात् प्रक्षोभ, ध्वनिक घटना, दबाव क्षेत्र, वायु वेग और कई अन्य से मेल खाने के लिए प्रारुप किया गया है। भंवर ट्यूब के पहले प्रकाशित मॉडल परिघटनात्मक हैं। वे हैं:


# रेडियल दबाव अंतर: केन्द्रापसारक संपीड़न और वायु विस्तार
# रेडियल दबाव अंतर: केन्द्रापसारक संपीड़न और वायु विस्तार
#कोणीय गति का रेडियल स्थानांतरण
#कोणीय संवेग का रेडियल स्थानांतरण
# ऊर्जा की रेडियल ध्वनिक स्ट्रीमिंग
# ऊर्जा की रेडियल ध्वनिक स्ट्रीमिंग
#रेडियल हीट पम्पिंग
#रेडियल ऊष्मा पम्पिंग


इन मॉडलों के बारे में अधिक जानकारी भंवर ट्यूबों पर हाल के समीक्षा लेखों में पाई जा सकती है।<ref>{{cite journal | last1 = Xue | first1 = Y. |display-authors=etal | year = 2010 | title = भंवर ट्यूब में तापमान पृथक्करण की एक महत्वपूर्ण समीक्षा| journal = Exper. Therm. Fluid Sci. | volume = 34 | issue = 8| pages = 1367–1374 | doi=10.1016/j.expthermflusci.2010.06.010}}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Eiamsa-ard | first1 = S. |display-authors=etal | year = 2008 | title = Review of Ranque–Hilsch effects in vortex tubes | journal = Renewable and Sustainable Energy Reviews | volume = 12 | issue = 7| pages = 1822–1842 | doi=10.1016/j.rser.2007.03.006}}</ref>
इन मॉडलों के बारे में अधिक जानकारी भंवर ट्यूबों पर हाल के समीक्षा लेखों में पाई जा सकती है।<ref>{{cite journal | last1 = Xue | first1 = Y. |display-authors=etal | year = 2010 | title = भंवर ट्यूब में तापमान पृथक्करण की एक महत्वपूर्ण समीक्षा| journal = Exper. Therm. Fluid Sci. | volume = 34 | issue = 8| pages = 1367–1374 | doi=10.1016/j.expthermflusci.2010.06.010}}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Eiamsa-ard | first1 = S. |display-authors=etal | year = 2008 | title = Review of Ranque–Hilsch effects in vortex tubes | journal = Renewable and Sustainable Energy Reviews | volume = 12 | issue = 7| pages = 1822–1842 | doi=10.1016/j.rser.2007.03.006}}</ref>
घटनात्मक मॉडल पहले के समय में विकसित किए गए थे जब यूलर के टरबाइन समीकरण का पूरी तरह से विश्लेषण नहीं किया गया था; इंजीनियरिंग साहित्य में, इस समीकरण का अध्ययन अधिकतर टरबाइन के कार्य आउटपुट को दिखाने के लिए किया जाता है; जबकि तापमान विश्लेषण नहीं किया जाता है क्योंकि टरबाइन कूलिंग में बिजली उत्पादन के विपरीत अधिक सीमित अनुप्रयोग होता है, जो टरबाइन का मुख्य अनुप्रयोग है। अतीत में भंवर ट्यूब के घटना संबंधी अध्ययन अनुभवजन्य डेटा प्रस्तुत करने में उपयोगी रहे हैं। हालाँकि, भंवर प्रवाह की जटिलता के कारण यह अनुभवजन्य दृष्टिकोण केवल प्रभाव के पहलुओं को दिखाने में सक्षम था लेकिन इसके संचालन सिद्धांत को समझाने में असमर्थ था। अनुभवजन्य विवरणों के लिए समर्पित, लंबे समय तक अनुभवजन्य अध्ययनों ने भंवर ट्यूब प्रभाव को रहस्यमय बना दिया और इसकी व्याख्या - बहस का विषय बन गई।
 
घटनात्मक मॉडल पहले के समय में विकसित किए गए थे जब यूलर के टरबाइन समीकरण का पूरी तरह से विश्लेषण नहीं किया गया था; इंजीनियरिंग साहित्य में, इस समीकरण का अध्ययन अधिकतर टरबाइन के कार्य आउटपुट को दिखाने के लिए किया जाता है; जबकि तापमान विश्लेषण नहीं किया जाता है क्योंकि टरबाइन शीतलन में बिजली उत्पादन के विपरीत अधिक सीमित अनुप्रयोग होता है, जो टरबाइन का मुख्य अनुप्रयोग है। अतीत में भंवर ट्यूब के घटना संबंधी अध्ययन आनुभविक डेटा प्रस्तुत करने में उपयोगी रहे हैं। हालाँकि, भंवर प्रवाह की जटिलता के कारण यह आनुभविक दृष्टिकोण केवल प्रभाव के पहलुओं को दिखाने में सक्षम था लेकिन इसके संचालन सिद्धांत को समझाने में असमर्थ था। आनुभविक विवरणों के लिए समर्पित, लंबे समय तक अनुभवजन्य अध्ययनों ने भंवर ट्यूब प्रभाव को रहस्यमय बना दिया और इसकी व्याख्या - तर्क का विषय गया था।


==इतिहास==
==इतिहास==
भंवर ट्यूब का आविष्कार 1931 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जॉर्जेस जे. रैंके ने किया था।<ref>Georges Joseph Ranque, [http://pdfpiw.uspto.gov/.piw?docid=01952281&PageNum=1&&IDKey=A993EA1585E3&HomeUrl=http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect2=PTO1%2526Sect2=HITOFF%2526p=1%2526u=/netahtml/PTO/search-bool.html%2526r=1%2526f=G%2526l=50%2526d=PALL%2526S1=1952281.PN.%2526OS=PN/1952281%2526RS=PN/1952281 “Method and apparatus for obtaining from a fluid under pressure two currents of fluids at different temperatures,”] U.S. Patent no. 1,952,281 (filed:  December 6, 1932 ; issued:  March 27, 1934).</ref> इसे 1934 में [[पॉल डिराक]] द्वारा फिर से खोजा गया था जब वह [[आइसोटोप पृथक्करण]] करने के लिए एक उपकरण की खोज कर रहे थे, जिससे [[हेलिकॉन भंवर पृथक्करण प्रक्रिया]] का विकास हुआ।<ref>{{Cite book|title=The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac|url=https://archive.org/details/strangestmanhidd00farm_993|url-access=limited|last=Farmelo|first=Graham|publisher=Basic Books|year=2009|isbn=978-0-465-02210-6|location=New York|pages=[https://archive.org/details/strangestmanhidd00farm_993/page/n259 248]–9,307,311,313–4,321,431}}</ref> जर्मन भौतिक विज्ञानी {{Interlanguage link|Rudolf Hilsch|de}} ने डिज़ाइन में सुधार किया और 1947 में डिवाइस पर एक व्यापक रूप से पढ़ा जाने वाला पेपर प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने विरबेलरोहर (शाब्दिक रूप से, चक्करदार पाइप) कहा।<ref>{{cite journal | last1 = Hilsch | first1 = Rudolf | year = 1947 | title = शीतलन प्रक्रिया के रूप में केन्द्रापसारक क्षेत्र में गैसों के विस्तार का उपयोग| journal = Review of Scientific Instruments | volume = 18 | issue = 2| pages = 108–113 | doi=10.1063/1.1740893| pmid = 20288553 | bibcode = 1947RScI...18..108H}}  Translated from the original German article: Rudolf Hilsch (1946) "Die Expansion von Gasen im Zentrifugalfeld als Kälteprozeß" (The expansion of gases in a centrifugal field as a cooling process), ''Zeitschrift für Naturforschung'', '''1''' : 208–214.  Available on-line at:  [http://zfn.mpdl.mpg.de/data/1/ZfN-1946-1-0208.pdf ''Zeitschrift für Naturforschung'']</ref> 1954 में, वेस्टली <ref>Westley R (1954) A bibliography and survey of the vortex tube. College of Aeronautics, Cranfield note, UK</ref> ''भंवर ट्यूब की एक ग्रंथ सूची और सर्वेक्षण'' शीर्षक से एक व्यापक सर्वेक्षण प्रकाशित किया, जिसमें 100 से अधिक संदर्भ शामिल थे। 1951 में कर्ली और मैकग्री,<ref>Curley W, McGree R Jr (1951) Bibliography of vortex tubes. Refrig Eng 59(2):191–193</ref> 1956 में कालविंस्कास,<ref>Kalvinskas L (1956) Vortex tubes (an extension of Wesley’s bibliography). Jet Propulsion Laboratory, California Inst of Technology Literature Search, 56, Part 2</ref> 1964 में डोब्रात्ज़,<ref>Dobratz BM (1964) Vortex tubes: a bibliography. Lawrence Radiation Laboratory UCRL-7829</ref> 1972 में नैश,<ref>Nash JM (1972) The Ranque–Hilsch vortex tube and its application to spacecraft environmental control systems. Dev Theor Appl Mech, Vol 6</ref> और 1979 में हेल्यार <ref>Hellyar KG (1979) Gas liquefaction using a Ranque–Hilsch vortex tube: design criteria and bibliography. Report for the degree of Chemical Engineer, Massachusetts Institute of Technology</ref> भंवर ट्यूब और उसके अनुप्रयोगों पर अपनी व्यापक समीक्षाओं द्वारा आरएचवीटी साहित्य में महत्वपूर्ण योगदान दिया।
भंवर ट्यूब का आविष्कार 1931 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जॉर्जेस जे. रैंके ने किया था।<ref>Georges Joseph Ranque, [http://pdfpiw.uspto.gov/.piw?docid=01952281&PageNum=1&&IDKey=A993EA1585E3&HomeUrl=http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect2=PTO1%2526Sect2=HITOFF%2526p=1%2526u=/netahtml/PTO/search-bool.html%2526r=1%2526f=G%2526l=50%2526d=PALL%2526S1=1952281.PN.%2526OS=PN/1952281%2526RS=PN/1952281 “Method and apparatus for obtaining from a fluid under pressure two currents of fluids at different temperatures,”] U.S. Patent no. 1,952,281 (filed:  December 6, 1932 ; issued:  March 27, 1934).</ref> इसे 1934 में [[पॉल डिराक]] द्वारा फिर से खोजा गया था जब वह [[आइसोटोप पृथक्करण]] करने के लिए एक उपकरण की खोज कर रहे थे, जिससे [[हेलिकॉन भंवर पृथक्करण प्रक्रिया]] का विकास हुआ।<ref>{{Cite book|title=The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac|url=https://archive.org/details/strangestmanhidd00farm_993|url-access=limited|last=Farmelo|first=Graham|publisher=Basic Books|year=2009|isbn=978-0-465-02210-6|location=New York|pages=[https://archive.org/details/strangestmanhidd00farm_993/page/n259 248]–9,307,311,313–4,321,431}}</ref> जर्मन भौतिक विज्ञानी {{Interlanguage link|Rudolf Hilsch|de}} ने प्रारुप में सुधार किया और 1947 में डिवाइस पर एक व्यापक रूप से पढ़ा जाने वाला पेपर प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने विरबेलरोहर (शाब्दिक रूप से, चक्करदार पाइप) कहा।<ref>{{cite journal | last1 = Hilsch | first1 = Rudolf | year = 1947 | title = शीतलन प्रक्रिया के रूप में केन्द्रापसारक क्षेत्र में गैसों के विस्तार का उपयोग| journal = Review of Scientific Instruments | volume = 18 | issue = 2| pages = 108–113 | doi=10.1063/1.1740893| pmid = 20288553 | bibcode = 1947RScI...18..108H}}  Translated from the original German article: Rudolf Hilsch (1946) "Die Expansion von Gasen im Zentrifugalfeld als Kälteprozeß" (The expansion of gases in a centrifugal field as a cooling process), ''Zeitschrift für Naturforschung'', '''1''' : 208–214.  Available on-line at:  [http://zfn.mpdl.mpg.de/data/1/ZfN-1946-1-0208.pdf ''Zeitschrift für Naturforschung'']</ref> 1954 में, वेस्टली <ref>Westley R (1954) A bibliography and survey of the vortex tube. College of Aeronautics, Cranfield note, UK</ref> ''भंवर ट्यूब की एक ग्रंथ सूची और सर्वेक्षण'' शीर्षक से एक व्यापक सर्वेक्षण प्रकाशित किया, जिसमें 100 से अधिक संदर्भ शामिल थे। 1951 में कर्ली और मैकग्री,<ref>Curley W, McGree R Jr (1951) Bibliography of vortex tubes. Refrig Eng 59(2):191–193</ref> 1956 में कालविंस्कास,<ref>Kalvinskas L (1956) Vortex tubes (an extension of Wesley’s bibliography). Jet Propulsion Laboratory, California Inst of Technology Literature Search, 56, Part 2</ref> 1964 में डोब्रात्ज़,<ref>Dobratz BM (1964) Vortex tubes: a bibliography. Lawrence Radiation Laboratory UCRL-7829</ref> 1972 में नैश,<ref>Nash JM (1972) The Ranque–Hilsch vortex tube and its application to spacecraft environmental control systems. Dev Theor Appl Mech, Vol 6</ref> और 1979 में हेल्यार <ref>Hellyar KG (1979) Gas liquefaction using a Ranque–Hilsch vortex tube: design criteria and bibliography. Report for the degree of Chemical Engineer, Massachusetts Institute of Technology</ref> भंवर ट्यूब और उसके अनुप्रयोगों पर अपनी व्यापक समीक्षाओं द्वारा आरएचवीटी साहित्य में महत्वपूर्ण योगदान दिया।
1952 से 1963 तक, सी. डार्बी फुल्टन, जूनियर ने भंवर ट्यूब के विकास से संबंधित चार अमेरिकी पेटेंट प्राप्त किए।<ref>{{Cite web|url=http://www.freepatentsonline.com/3208229.html|title=नि:शुल्क पेटेंट ऑनलाइन|access-date=August 27, 2017}}</ref> 1961 में, फुल्टन ने फुल्टन क्रायोजेनिक्स नाम की कंपनी के तहत भंवर ट्यूब का निर्माण शुरू किया।<ref name=":0">{{Cite journal|last=Stone|first=Greg|date=October 1976|title=भंवर ट्यूब गर्म और ठंडा उड़ाती हैं|url=https://books.google.com/books?id=HwEAAAAAMBAJ&q=vortex+tubes+popular+science&pg=PA123|journal=Popular Science|volume=209:4|pages=123–125 |via=Google Books}}</ref> डॉ. फुल्टन ने कंपनी को वोर्टेक, इंक. को बेच दिया।<ref name=":0" />भंवर ट्यूब का उपयोग 1967 में लिंडरस्ट्रॉम-लैंग द्वारा गैस मिश्रण, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड और हवा को अलग करने के लिए किया गया था।<ref>Chengming Gao, Experimental Study on the Ranque-Hilsch Vortex Tube, (2005) page 2</ref>
1952 से 1963 तक, सी. डार्बी फुल्टन, जूनियर ने भंवर ट्यूब के विकास से संबंधित चार अमेरिकी पेटेंट प्राप्त किए।<ref>{{Cite web|url=http://www.freepatentsonline.com/3208229.html|title=नि:शुल्क पेटेंट ऑनलाइन|access-date=August 27, 2017}}</ref> 1961 में, फुल्टन ने फुल्टन क्रायोजेनिक्स नाम की कंपनी के तहत भंवर ट्यूब का निर्माण प्रारम्भ किया।<ref name=":0">{{Cite journal|last=Stone|first=Greg|date=October 1976|title=भंवर ट्यूब गर्म और ठंडा उड़ाती हैं|url=https://books.google.com/books?id=HwEAAAAAMBAJ&q=vortex+tubes+popular+science&pg=PA123|journal=Popular Science|volume=209:4|pages=123–125 |via=Google Books}}</ref> डॉ. फुल्टन ने कंपनी को वोर्टेक, इंक. को बेच दिया।<ref name=":0" />भंवर ट्यूब का उपयोग 1967 में लिंडरस्ट्रॉम-लैंग द्वारा गैस मिश्रण, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड और हवा को अलग करने के लिए किया गया था।<ref>Chengming Gao, Experimental Study on the Ranque-Hilsch Vortex Tube, (2005) page 2</ref>
<ref>Vortex tubes are constructed of stainless steel and use a generator and valve made of brass and sealed with viton o-rings to allow their use in the widest range of environments.</ref>
<ref>Vortex tubes are constructed of stainless steel and use a generator and valve made of brass and sealed with viton o-rings to allow their use in the widest range of environments.</ref>
भंवर ट्यूब कुछ हद तक तरल पदार्थों के साथ भी काम करती प्रतीत होती हैं, जैसा कि ह्यूह और स्वेनसन ने एक प्रयोगशाला प्रयोग में प्रदर्शित किया था जहां कोर से मुक्त शरीर का घूर्णन होता है और दीवार पर एक मोटी सीमा परत होती है। हवा अलग हो जाती है जिससे ठंडी हवा की धारा रेफ्रिजरेटर के रूप में ठंडी होने की उम्मीद में निकास से बाहर आती है।<ref>R.T. Balmer. Pressure-driven Ranque-Hilsch temperature separation in liquids. Trans. ASME, ''J. Fluids Engineering'', 110:161–164, June 1988.</ref> 1988 में आर. टी. बामर ने तरल पानी को कार्यशील माध्यम के रूप में लागू किया। यह पाया गया कि जब इनलेट दबाव अधिक होता है, उदाहरण के लिए 20-50 बार, तो ऊष्मा ऊर्जा पृथक्करण प्रक्रिया असम्पीडित (तरल) भंवर प्रवाह में भी मौजूद होती है। ध्यान दें कि यह पृथक्करण केवल गर्म करने के कारण होता है; अब कोई शीतलन नहीं देखा जा रहा है क्योंकि शीतलन के लिए कार्यशील द्रव की संपीडनशीलता की आवश्यकता होती है।
भंवर ट्यूब कुछ हद तक तरल पदार्थों के साथ भी काम करती प्रतीत होती हैं, जैसा कि ह्यूह और स्वेनसन ने एक प्रयोगशाला प्रयोग में प्रदर्शित किया था जहां कोर से मुक्त शरीर का घूर्णन होता है और दीवार पर एक मोटी सीमा परत होती है। हवा अलग हो जाती है जिससे ठंडी हवा की धारा रेफ्रिजरेटर के रूप में ठंडी होने की उम्मीद में निकास से बाहर आती है।<ref>R.T. Balmer. Pressure-driven Ranque-Hilsch temperature separation in liquids. Trans. ASME, ''J. Fluids Engineering'', 110:161–164, June 1988.</ref> 1988 में आर. टी. बामर ने तरल पानी को कार्यशील माध्यम के रूप में उपयोजित किया। यह पाया गया कि जब इनलेट दबाव अधिक होता है, उदाहरण के लिए 20-50 बार, तो ऊष्मा ऊर्जा पृथक्करण प्रक्रिया असम्पीडित (तरल) भंवर प्रवाह में भी मौजूद होती है। ध्यान दें कि यह पृथक्करण केवल गर्म करने के कारण होता है; अब कोई शीतलन नहीं देखा जा रहा है क्योंकि शीतलन के लिए कार्यशील द्रव की संपीडनशीलता की आवश्यकता होती है।


==दक्षता==
==दक्षता==
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===वर्तमान अनुप्रयोग===
===वर्तमान अनुप्रयोग===
तक तापमान में गिरावट उत्पन्न करने के लिए वाणिज्यिक भंवर ट्यूबों को औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है {{cvt|71|°C|°F}}. बिना हिलने-डुलने वाले हिस्से, बिना बिजली और बिना रेफ्रिजरेंट के, एक भंवर ट्यूब तक प्रशीतन का उत्पादन कर सकती है {{cvt|6000|BTU/h|order=flip}} 100 मानक घन फीट प्रति मिनट (2.832 मी.) का उपयोग करना<sup>3</sup>/मिनट) फ़िल्टर्ड संपीड़ित हवा {{cvt|100|psi|bar}}. गर्म हवा के निकास में एक नियंत्रण वाल्व एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान, प्रवाह और प्रशीतन को समायोजित करता है।<ref>Newman Tools Inc. http://www.newmantools.com/vortex.htm</ref><ref>{{cite web| url= https://stream-tek.com/vortex-tube |title= Streamtek Corp }} Tuesday, June 2, 2020</ref>
तक तापमान में गिरावट उत्पन्न करने के लिए वाणिज्यिक भंवर ट्यूबों को औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए प्रारुप किया गया है {{cvt|71|°C|°F}}. बिना हिलने-डुलने वाले हिस्से, बिना बिजली और बिना रेफ्रिजरेंट के, एक भंवर ट्यूब तक प्रशीतन का उत्पादन कर सकती है {{cvt|6000|BTU/h|order=flip}} 100 मानक घन फीट प्रति मिनट (2.832 मी.) का उपयोग करना<sup>3</sup>/मिनट) फ़िल्टर्ड संपीड़ित हवा {{cvt|100|psi|bar}}. गर्म हवा के निकास में एक नियंत्रण वाल्व एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान, प्रवाह और प्रशीतन को समायोजित करता है।<ref>Newman Tools Inc. http://www.newmantools.com/vortex.htm</ref><ref>{{cite web| url= https://stream-tek.com/vortex-tube |title= Streamtek Corp }} Tuesday, June 2, 2020</ref>
मशीनिंग के दौरान काटने वाले उपकरणों (लेथ और [[मिलिंग मशीन]], दोनों मैन्युअल रूप से संचालित और [[सीएनसी]] मशीनें) को ठंडा करने के लिए भंवर ट्यूबों का उपयोग किया जाता है। भंवर ट्यूब इस एप्लिकेशन से अच्छी तरह मेल खाती है: मशीन की दुकानें आमतौर पर पहले से ही संपीड़ित हवा का उपयोग करती हैं, और ठंडी हवा का एक तेज़ जेट उपकरण द्वारा उत्पादित चिप्स को ठंडा करने और हटाने दोनों प्रदान करता है। यह तरल शीतलक की आवश्यकता को समाप्त या काफी कम कर देता है, जो गन्दा, महंगा और पर्यावरण के लिए खतरनाक है।
मशीनिंग के दौरान काटने वाले उपकरणों (लेथ और [[मिलिंग मशीन]], दोनों मैन्युअल रूप से संचालित और [[सीएनसी]] मशीनें) को ठंडा करने के लिए भंवर ट्यूबों का उपयोग किया जाता है। भंवर ट्यूब इस एप्लिकेशन से अच्छी तरह मेल खाती है: मशीन की दुकानें आमतौर पर पहले से ही संपीड़ित हवा का उपयोग करती हैं, और ठंडी हवा का एक तेज़ जेट उपकरण द्वारा उत्पादित चिप्स को ठंडा करने और हटाने दोनों प्रदान करता है। यह तरल शीतलक की आवश्यकता को समाप्त या काफी कम कर देता है, जो गन्दा, महंगा और पर्यावरण के लिए खतरनाक है।


Revision as of 17:30, 13 August 2023

For शब्द "भंवर ट्यूब" का प्रयोग द्रव गतिकी में किया जाता है, see भ्रमिलता.
संपीड़ित गैस को गर्म धारा और ठंडी धारा में अलग करना

भंवर ट्यूब, जिसे रैंके-हिल्स्च भंवर ट्यूब के रूप में भी जाना जाता है, एक यांत्रिक उपकरण है जो संपीड़ित गैस को गर्म और ठंडी धाराओं में अलग करता है। गर्म सिरे से निकलने वाली गैस 200 °C (390 °F) के तापमान तक पहुँच सकती है, और ठंडे सिरे से निकलने वाली गैस −50 °C (−60 °F) तक पहुंच सकती है।[1] इसमें कोई गतिमान भाग नहीं है और इसे पर्यावरण के अनुकूल तकनीक माना जाता है क्योंकि यह केवल संपीड़ित हवा पर काम कर सकता है और फ़्रीऑन का उपयोग नहीं करता है।[2] हालाँकि, इसकी दक्षता कम है, जो इसके अन्य पर्यावरणीय लाभों का प्रतिकार करती है।

संपीडित गैस को ट्यूब के एक सिरे के पास एक ऊर्मी कक्ष में स्पर्शरेखीय रूप से इंजेक्ट किया जाता है, जिससे तेजी से घूर्णन होता है - पहला भंवर - क्योंकि यह ट्यूब की आंतरिक सतह के साथ दूर के अंत तक चलता है। एक शंकुरूप नोजल विशेष रूप से इस बाहरी परत से गैस को एक वाल्व के माध्यम से उस सिरे पर निकलने की अनुमति देता है। शेष गैस को बाहरी भंवर के अंतर्गत कम व्यास के आंतरिक भंवर में लौटने के लिए प्रणोदित किया जाता है। आंतरिक भंवर से गैस बाहरी भंवर में गैस को गर्मी स्थानांतरित करती है, इसलिए बाहरी परत शुरुआत की तुलना में दूर के सिरे पर अधिक गर्म होती है। केंद्रीय भंवर में गैस भी प्रारम्भिक बिंदु पर लौटने पर ठंडी होती है, जहां इसे ट्यूब से छोड़ा जाता है।

प्रचालन का माध्यम

भंवर ट्यूब में तापमान पृथक्करण को समझाने के लिए, दो मुख्य दृष्टिकोण हैं:

मौलिक दृष्टिकोण: भौतिकी

यह दृष्टिकोण केवल प्रथम-सिद्धांत भौतिकी पर आधारित है और केवल भंवर ट्यूबों तक ही सीमित नहीं है, बल्कि सामान्य रूप से गतिमान गैस पर उपयोजित होता है। यह दर्शाता है कि गतिमान गैस में तापमान पृथक्करण केवल गतिमान संदर्भ प्रणाली में एन्थैल्पी संरक्षण के कारण होता है।

भंवर ट्यूब में थर्मल प्रक्रिया का अनुमान निम्नलिखित प्रकार से लगाया जा सकता है:

भंवर ट्यूब की मुख्य भौतिक घटना ठंडे भंवर कोर और गर्म भंवर परिधि के मध्य तापमान पृथक्करण है। ''भंवर ट्यूब प्रभाव'' को यूलर के कार्य समीकरण के साथ पूरी तरह से समझाया गया है,[3] जिसे यूलर के टरबाइन समीकरण के रूप में भी जाना जाता है, जिसे इसके सबसे सामान्य वेक्टर रूप में लिखा जा सकता है:[4]

,

जहां रेडियल स्थिति पर घूर्णन गैस का पूर्ण या प्रगतिरोध तापमान है, संदर्भ के स्थिर फ्रेम से देखे गए पूर्ण गैस वेग को से दर्शाया जाता है; प्रणाली का कोणीय वेग है और गैस की समदाब रेखीय ताप क्षमता है। यह समीकरण 2012 में प्रकाशित हुआ था; यह भंवर ट्यूबों के मौलिक संचालन सिद्धांत की व्याख्या करता है (यह कैसे काम करता है इसका एनिमेटेड प्रदर्शन वाला एक वीडियो यहां दिया गया है[5])। इस स्पष्टीकरण की खोज 1933 में प्रारम्भ हुई जब भंवर ट्यूब की खोज हुई और 80 से अधिक वर्षों तक जारी रहती है।

उपरोक्त समीकरण रुद्धोष्म टरबाइन मार्ग के लिए मान्य है; यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि जहां केंद्र की ओर बढ़ने वाली गैस ठंडी हो रही है, वहीं मार्ग में परिधीय गैस तेज हो रही है। इसलिए, भंवर शीतलन कोणीय प्रणोदन के कारण होता है। गैस केंद्र तक पहुंचकर जितनी अधिक ठंडी होती है, उतनी ही अधिक घूर्णी ऊर्जा भंवर को प्रदान करती है और इस प्रकार भंवर और भी तेजी से घूमता है। यह व्याख्या सीधे ऊर्जा संरक्षण के नियम से उत्पन्न होती है। कमरे के तापमान पर संपीड़ित गैस को नोजल के माध्यम से गति प्राप्त करने के लिए विस्तारित किया जाता है; इसके बाद यह घूर्णन के केन्द्रापसारक अवरोध पर चढ़ जाता है जिसके समय ऊर्जा भी नष्ट हो जाती है। अदृश्य हुई ऊर्जा को भंवर में पहुंचाया जाता है, जो इसके घूर्णन को गति देता है। एक भंवर ट्यूब में, सिलिन्डराकार आसपास की दीवार परिधि पर प्रवाह को सीमित करती है और इस प्रकार गतिज को आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए विवश करती है, जो गर्म निकास पर गर्म हवा का उत्पादन करती है।

इसलिए, भंवर ट्यूब एक रोटर रहितटर्बोएक्सपेंडर है।[6] इसमें एक रोटर रहित रेडियल अंतःप्रवाह टरबाइन (ठंडा अंत, केंद्र) और एक रोटर रहित अपकेंद्री संपीडक (गर्म अंत, परिधि) होता है। टरबाइन के कार्य आउटपुट को गर्म सिरे पर संपीडक द्वारा ऊष्मा में परिवर्तित किया जाता है।

परिघटनात्मक दृष्टिकोण

यह दृष्टिकोण अवलोकन और प्रयोगात्मक डेटा पर निर्भर करता है। इसे विशेष रूप से भंवर ट्यूब के ज्यामितीय आकार और इसके प्रवाह के विवरण के अनुरूप बनाया गया है और इसे सम्मिश्र भंवर ट्यूब प्रवाह के विशेष प्रेक्षणीय, अर्थात् प्रक्षोभ, ध्वनिक घटना, दबाव क्षेत्र, वायु वेग और कई अन्य से मेल खाने के लिए प्रारुप किया गया है। भंवर ट्यूब के पहले प्रकाशित मॉडल परिघटनात्मक हैं। वे हैं:

  1. रेडियल दबाव अंतर: केन्द्रापसारक संपीड़न और वायु विस्तार
  2. कोणीय संवेग का रेडियल स्थानांतरण
  3. ऊर्जा की रेडियल ध्वनिक स्ट्रीमिंग
  4. रेडियल ऊष्मा पम्पिंग

इन मॉडलों के बारे में अधिक जानकारी भंवर ट्यूबों पर हाल के समीक्षा लेखों में पाई जा सकती है।[7][8]

घटनात्मक मॉडल पहले के समय में विकसित किए गए थे जब यूलर के टरबाइन समीकरण का पूरी तरह से विश्लेषण नहीं किया गया था; इंजीनियरिंग साहित्य में, इस समीकरण का अध्ययन अधिकतर टरबाइन के कार्य आउटपुट को दिखाने के लिए किया जाता है; जबकि तापमान विश्लेषण नहीं किया जाता है क्योंकि टरबाइन शीतलन में बिजली उत्पादन के विपरीत अधिक सीमित अनुप्रयोग होता है, जो टरबाइन का मुख्य अनुप्रयोग है। अतीत में भंवर ट्यूब के घटना संबंधी अध्ययन आनुभविक डेटा प्रस्तुत करने में उपयोगी रहे हैं। हालाँकि, भंवर प्रवाह की जटिलता के कारण यह आनुभविक दृष्टिकोण केवल प्रभाव के पहलुओं को दिखाने में सक्षम था लेकिन इसके संचालन सिद्धांत को समझाने में असमर्थ था। आनुभविक विवरणों के लिए समर्पित, लंबे समय तक अनुभवजन्य अध्ययनों ने भंवर ट्यूब प्रभाव को रहस्यमय बना दिया और इसकी व्याख्या - तर्क का विषय गया था।

इतिहास

भंवर ट्यूब का आविष्कार 1931 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जॉर्जेस जे. रैंके ने किया था।[9] इसे 1934 में पॉल डिराक द्वारा फिर से खोजा गया था जब वह आइसोटोप पृथक्करण करने के लिए एक उपकरण की खोज कर रहे थे, जिससे हेलिकॉन भंवर पृथक्करण प्रक्रिया का विकास हुआ।[10] जर्मन भौतिक विज्ञानी Rudolf Hilsch [de] ने प्रारुप में सुधार किया और 1947 में डिवाइस पर एक व्यापक रूप से पढ़ा जाने वाला पेपर प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने विरबेलरोहर (शाब्दिक रूप से, चक्करदार पाइप) कहा।[11] 1954 में, वेस्टली [12] भंवर ट्यूब की एक ग्रंथ सूची और सर्वेक्षण शीर्षक से एक व्यापक सर्वेक्षण प्रकाशित किया, जिसमें 100 से अधिक संदर्भ शामिल थे। 1951 में कर्ली और मैकग्री,[13] 1956 में कालविंस्कास,[14] 1964 में डोब्रात्ज़,[15] 1972 में नैश,[16] और 1979 में हेल्यार [17] भंवर ट्यूब और उसके अनुप्रयोगों पर अपनी व्यापक समीक्षाओं द्वारा आरएचवीटी साहित्य में महत्वपूर्ण योगदान दिया। 1952 से 1963 तक, सी. डार्बी फुल्टन, जूनियर ने भंवर ट्यूब के विकास से संबंधित चार अमेरिकी पेटेंट प्राप्त किए।[18] 1961 में, फुल्टन ने फुल्टन क्रायोजेनिक्स नाम की कंपनी के तहत भंवर ट्यूब का निर्माण प्रारम्भ किया।[19] डॉ. फुल्टन ने कंपनी को वोर्टेक, इंक. को बेच दिया।[19]भंवर ट्यूब का उपयोग 1967 में लिंडरस्ट्रॉम-लैंग द्वारा गैस मिश्रण, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और हीलियम, कार्बन डाइऑक्साइड और हवा को अलग करने के लिए किया गया था।[20] [21] भंवर ट्यूब कुछ हद तक तरल पदार्थों के साथ भी काम करती प्रतीत होती हैं, जैसा कि ह्यूह और स्वेनसन ने एक प्रयोगशाला प्रयोग में प्रदर्शित किया था जहां कोर से मुक्त शरीर का घूर्णन होता है और दीवार पर एक मोटी सीमा परत होती है। हवा अलग हो जाती है जिससे ठंडी हवा की धारा रेफ्रिजरेटर के रूप में ठंडी होने की उम्मीद में निकास से बाहर आती है।[22] 1988 में आर. टी. बामर ने तरल पानी को कार्यशील माध्यम के रूप में उपयोजित किया। यह पाया गया कि जब इनलेट दबाव अधिक होता है, उदाहरण के लिए 20-50 बार, तो ऊष्मा ऊर्जा पृथक्करण प्रक्रिया असम्पीडित (तरल) भंवर प्रवाह में भी मौजूद होती है। ध्यान दें कि यह पृथक्करण केवल गर्म करने के कारण होता है; अब कोई शीतलन नहीं देखा जा रहा है क्योंकि शीतलन के लिए कार्यशील द्रव की संपीडनशीलता की आवश्यकता होती है।

दक्षता

See also: Coefficient of performance

पारंपरिक एयर कंडीशनिंग उपकरण की तुलना में भंवर ट्यूबों की दक्षता कम होती है।[23] जब संपीड़ित हवा उपलब्ध होती है, तो इनका उपयोग आमतौर पर सस्ती स्पॉट कूलिंग के लिए किया जाता है।

अनुप्रयोग

वर्तमान अनुप्रयोग

तक तापमान में गिरावट उत्पन्न करने के लिए वाणिज्यिक भंवर ट्यूबों को औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए प्रारुप किया गया है 71 °C (160 °F). बिना हिलने-डुलने वाले हिस्से, बिना बिजली और बिना रेफ्रिजरेंट के, एक भंवर ट्यूब तक प्रशीतन का उत्पादन कर सकती है 1,800 W (6,000 BTU/h) 100 मानक घन फीट प्रति मिनट (2.832 मी.) का उपयोग करना3/मिनट) फ़िल्टर्ड संपीड़ित हवा 100 psi (6.9 bar). गर्म हवा के निकास में एक नियंत्रण वाल्व एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान, प्रवाह और प्रशीतन को समायोजित करता है।[24][25] मशीनिंग के दौरान काटने वाले उपकरणों (लेथ और मिलिंग मशीन, दोनों मैन्युअल रूप से संचालित और सीएनसी मशीनें) को ठंडा करने के लिए भंवर ट्यूबों का उपयोग किया जाता है। भंवर ट्यूब इस एप्लिकेशन से अच्छी तरह मेल खाती है: मशीन की दुकानें आमतौर पर पहले से ही संपीड़ित हवा का उपयोग करती हैं, और ठंडी हवा का एक तेज़ जेट उपकरण द्वारा उत्पादित चिप्स को ठंडा करने और हटाने दोनों प्रदान करता है। यह तरल शीतलक की आवश्यकता को समाप्त या काफी कम कर देता है, जो गन्दा, महंगा और पर्यावरण के लिए खतरनाक है।

यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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